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拜占庭将军问题

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拜占庭将军问题 (Byzantine Generals Problem),是由莱斯利兰伯特提出的点对点通信中的基本问题。 在分布式计算上,不同的计算机透过讯息交换,尝试达成共识;但有时候,系统上协调计算机 (Coordinator / Commander) 或成员计算机 (Member / Lieutanent) 可能因系统错误并交换错的讯息,导致影响最终的系统一致性。拜占庭将军问题就根据错误计算机的数量,寻找可能的解决办法 (但无法找到一个绝对的答案,只可以用来验证一个机制的有效程度)。

起源

拜占庭位于现在土耳其伊斯坦布尔,是东罗马帝国首都。由于当时拜占庭罗马帝国国土辽阔,为了防御目的,因此每个军队都分隔很远,将军与将军之间只能靠信差传消息。 在战争的时候,拜占庭军队内所有将军副官必需达成一致的共识,决定是否有赢的机会才去攻打敌人的阵营。但是,军队可能有叛徒和敌军间谍,左右将军们的决定,扰乱军队整体的秩序。在进行共识时,结果并不代表大多数人的意见。这时候,在已知有成员谋反的情况下,其余忠诚的将军在不受叛徒的影响下如何达成一致的协议,拜占庭问题就此形成。

两军问题

军队与军队之间分隔很远,传讯息的信差可能在途中路上阵亡,或因军队距离,不能在得到消息后即时回复,发送方也无法确认消息确实丢失的情形,导致不可能达到一致性。在分布式计算上,试图在异步系统和不可靠的通道上达到一致性是不可能的。因此对一致性的研究一般假设信道是可靠的,或不存在异步系统上而行。

可能的解决办法

N:计算机总数
F:有问题计算机总数
信息在计算机间互相交换后,各计算机列出所有得到的信息,以大多数的结果作为解决办法。

条件

在 N ≥ 3F + 1 的情况下一致性是可能解决。

例子

有四部计算机,全部正常。

N = 4,F = 0:

例子 1   得到的信息 结果 计算机A 计算机B 计算机C 计算机D
O O O O O
O O O O O
O O O O O
O O O O O

4 ≥ 3(0) + 0 是成立,故能得到一致性。

有四部计算机,其中一部是有问题的。

N = 4,F = 1

例子 2 (计算机D = X)   得到的信息 结果 计算机A 计算机B 计算机C 计算机D
O O O X O
O O X O O
O X O O O
X O O O O

4 ≥ 3(1) + 1 是成立,故仍然能得到一致性。

注:有问题计算机的总数可能在交换讯息时上升:

N = 4,F = 2

例子 3 (计算机C, D = X)   得到的信息 结果 计算机A 计算机B 计算机C 计算机D
O O X X ?
O X X O ?
X X O O ?
X O O X ?

4 ≥ 3(2) + 1 是成立,故不能得到一致性。

 

 

源自:http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%8B%9C%E5%8D%A0%E5%BA%AD%E5%B0%86%E5%86%9B%E9%97%AE%E9%A2%98

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